Способ сепарации пара и сепарационное устройство парового котла. Сепарационные устройства паровых котлов


Способ сепарации пара и сепарационное устройство парового котла

 

Использование: в сепарационных устройствах паровых котлов. Сущность изобретения: внутренний объем барабана 1 разделен на отсеки 2, кратные по паропроизводительности солевому отсеку, путем установки перегородок 3. Каждый отсек подключен к самостоятельным контурам 4. Отсеки между собой соединены перепускными трубами 8, используемыми для соответственно питания первой ступени испарения, продувки воды из него во вторую ступень испарения, продувки из второй ступени в третью и непрерывной продувки из третьей ступени. Барабан 1 снабжен пароприемными жалюзи 9 и паросборной трубой 10, секционированными по отсекам. На отводах последней установлены задвижки 11. Перепускные трубы 5 - 8 выполнены с ответвлениями 12 в каждый отсек. Фланцы ответвлений 12 снабжены съемными заглушками 13. Перегородки 3 снабжены лазами - отверстиями со съемными крышками. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к котлостроению, в частности к сепарационным устройствам паровых котлов.

Известен способ обеспечения чистоты пара путем непрерывной продувки котловой воды без ступенчатого испарения и устройство для его осуществления. Недостатком известного способа является снижение экономичности работы котла за счет потерь тепла с продувочной водой. Известен также способ обеспечения чистоты пара с уменьшением непрерывной продувки путем организации ступенчатого испарения при внутрибарабанном оформлении сепарационных устройств. Недостатком этого способа является то, что испарительные поверхности циркуляционного контура солевого отсека работают при большой концентрации солей в воде, что приводит к внутренней подшламовой коррозии и внешнему окалинообразованию и при длительном воздействии этих факторов может привести к постепенному уменьшению толщины стенки труб, их пережогу и разрыву под действием давления в котле. Это приводит к аварийному останову котла в то время, как трубы испарительных поверхностей нагрева циркуляционных контуров чистых отсеков находятся в рабочем состоянии. Целью изобретения является создание способа увеличения срока безаварийной работы парового котла и устройства для его осуществления. Согласно предлагаемому способу увеличения срока безаварийной работы котла со ступенчатым испарением при внутрибарабанном оформлении сепарационных устройств в виде чистых и солевого отсеков со своими циркуляционными контурами отсеки при эксплуатации котла попеременно используют в качестве солевого отсека. В сепарационном устройстве для осуществления способа отсеки выполнены кратными по паропроизводительности солевому отсеку и соединены между собой перепускными трубами с ответвлениями в каждый отсек, снабженными съемными заглушками. Взаимозаменяемость отсеков при эксплуатации котла приводит к более равномерному износу поверхностей нагрева, что увеличивает рабочую компанию котла между капитальными ремонтами. Предлагаемые способ и устройство иллюстрируются на примере сепарационного устройства парового котла с трехступенчатым испарением. На фиг.1 изображено сепарационное устройство котла с расположением солевого отсека "в рассечку" с более чистыми отсеками; на фиг.2 солевой отсек в торце барабана; на фиг.3 вид по стрелке А на фиг.1. Конструкция состоит из барабана 1, внутренний объем которого разделен на отсеки 2, кратные по паропроизводительности солевому отсеку, путем установки перегородок 3. Каждый отсек подключен к самостоятельным циркуляционным контурам 4. Отсеки соединены перепускными трубами 5-8, используемыми для соответственно питания первой ступени испарения, продувки воды из него во вторую ступень испарения, продувки из второй ступени в третью и непрерывной продувки из третьей ступени. Барабан снабжен пароприемными жалюзи 9 и паросборной трубой 10, секционированными по отсекам. На отводах последней установлены задвижки 11. Перепускные трубы 5-8 выполнены с ответвлениями 12 в каждый отсек 2. Фланцы ответвлений 12 снабжены съемными заглушками 13. Перегородки 3 снабжены лазами-отверстиями со съемными крышками 14. Работает конструкция следующим образом. Питателю воду подают трубой 5 в чистый контур циркуляции, который может состоять из одного или нескольких смежных отсеков 2 (в данном случае из двух смежных отсеков). Остальные отсеки 2 отглушены путем установки на фланцах ответвлений 12 заглушек 13. Для предотвращения солевого перекоса по смежным отсекам первой ступени испарения крышку 14 лаза в перегородке, разделяющей их, не устанавливают. Воду чистых отсеков затем продувают в отсек 2 второй ступени испарения по трубе 6, при этом на ответвлениях 12 в третий контур испарения устанавливают заглушку 13. Затем воду из второго контура по трубе 7 продувают в третий контур, при этом на ответвлениях чистого контура устанавливают заглушки 13. Воду третьей ступени испарения продувают через трубу 8 за пределы котла. Заглушки 13 при этом устанавливают на ответвлениях первого и второго контуров. Уровень воды в стенках 2 контуров испарения переменный, от максимального в чистом до минимального в третьем. Для уменьшения вероятности попадания солей с паром солевого контура задвижка 11 на этом контуре закрыта, в результате чего пар солевого контура распределяется вдоль барабана 1 котла и отводится через жалюзи 9 более чистых контуpов в сборную трубу 10. Наличие съемных заглушек 13, задвижек 11 и съемных крышек лазов 14 на перегородках 3 позволяет любой отсек 2 задействовать в качестве солевого. На фиг.2 показано расположение заглушек 13 и задвижек 11 для того, чтобы при достижении предельно допустимого износа труб солевого контура, расположенного согласно фиг.1 "в рассечку" с чистыми контурами, в дальнейшем при эксплуатации в качестве солевого использовать отсек, расположенный в торце барабана. При достижении предельного допустимого износа труб всех контуров котла трубы подлежат замене одновременно.

Формула изобретения

1. Способ сепарации пара путем организации ступенчатого испарения котловой воды в чистых и солевых отсеках барабана, имеющих свои циркуляционные контуры, отличающийся тем, что в качестве солевого попеременно используют один из чистых отсеков барабана. 2. Сепарационное устройство парового котла, содержащее барабан, разделенный на чистые и солевой отсеки, последовательно соединенные по воде, при этом чистые отсеки выполнены кратными по паропроизводительности солевому и снабжены питательным патрубком и переливными трубопроводами с патрубками, а солевой отсек снабжен продувочным трубопроводом с патрубком, отличающееся тем, что переливные и продувочный трубопроводы выполнены с отверстиями, заведенными соответственно в солевой и чистые отсеки, при этом все патрубки и ответвления на трубопроводах снабжены съемными заглушками.

РИСУНКИ

Рисунок 1

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для сепарации капель жидкости из парожидкостного потока

Изобретение относится к энергетике и м.б

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в комплекте с турбиной, работающей на насыщенном или слабоперегретом паре

Изобретение относится к технике очистки газов и позволяет повысить эффективность сепарации и снизить потери давления

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в комплекте с турбиной, работающей на насыщенном или слабоперегретом паре

Изобретение относится к области атомной энергетики и может быть использовано для сепарации влаги из влажного пара с последующим его перегревом применительно к паровым турбинам большой мощности, работающим на насыщенном паре

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для повышения надежности работы парогенератора, преимущественно, атомной электростанции с водо-водяным энергетическим реактором и эффективности определения сепарационных характеристик

Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано при проектировании турбин для атомных электростанций

Изобретение относится к энергетике и может использоваться в прямоточных парогенераторах

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при проектировании сепараторов-пароперегревателей турбоустановок атомных электростанций

Изобретение относится к энергетике и может использоваться в паротурбинных установках

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в энергетических установках для получения перегретого пара

Изобретение относится к сепарационным устройствам для отделения пара от воды и может быть применено в котельной технике, например паровых котлах. Суть изобретения заключается в том, что ниже уровня воды в нижней секции выносного циклона расположен эжектор, при этом конденсат отводят по контуру слива конденсата из верхней секции в упомянутый эжектор. Благодаря движению воды в нижней секции в эжекторе образуется разрежение, которое приводит к дополнительному подсосу конденсата из контура слива конденсата, в результате чего конденсат не сможет поступать в верхнюю секцию через контур слива конденсата. Техническим результатом заявляемого изобретения является поддержание стабильного уровня конденсата в контуре слива конденсата с верхней секции. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к котлостроению, в частности к сепарационным устройствам паровых котлов

www.findpatent.ru

9.3. Организация сепарации влаги и пара в барабанных котлах.

9.3.1.Барабан - сепарационное устройство барабанного котла.

В современных паровых барабанных котлах основным сепарационным устройством является барабан. В некоторых случаях дополнительно используются выносные циклоны.

Барабан в паровых котлах выполняет роль емкости, разделяющей пароводяной тракт на экономайзерный, испарительный и перегревательный участки; является устройством для сепарации влаги от пара: входит как элемент в контур естественной или принудительной циркуляции.

Барабан парового котла представляет собой цилиндрический горизонтальный сосуд с внутренним диаметром до 1600…1800 мм и длиной до 15…20 м и более, зависящих от паропроизводительности котла. В барабан подается вода или пароводяная смесь из экономайзера (рис.9.53).

При подаче воды над уровнем в барабане и падении ее на поверхность водяного объема образуется большое количество водяных капель, поднимающихся в паровое пространство барабана. Если же ввод воды производить под уровень, то слой воды частично погасит энергию струи, но будет недостаточен для полного ее гашения. Поэтому образуются сложные линии тока в объеме воды, волнообразование и выброс капель в паровое пространство. Отсюда первое требованиек внутрибарабанным устройствам - гашение кинетической энергии водяной или пароводяной струи из труб после экономайзера.

Из барабана часть воды направляется в опускные трубы контура циркуляции. При анализе работы опускных труб (см.§ 9.2) возникает второе требование- организация плавного входа воды в опускные трубы, с малым сопротивлением входа, и организация устройств, предотвращающих воронкообразование и захват (снос) пара опускающейся водой. Для того, чтобы высота уровня воды над входом в опускные трубы была максимальной, опускные трубы необходимо выводить из барабана как можно ближе к нижней его образующей.

В барабан из контура циркуляции по отводящим трубам поступает пароводяная смесь с большой скоростью. Если организовать сосредоточенный ввод отводящих труб под уровень воды, то за счет большой кинетической энергии струи и значительного объема паровой фазы уровень воды, насыщенной паровыми пузырями, будет значительно выше среднего, т.е. произойдет набухание уровня. При прохождении пара через границу вода - пар будет образовываться большое количество водяных капель, поднимаемых потоком пара.

Отсюда третье требование- организация равномерного по длине и сечению барабана ввода пароотводящих труб и гашение энергии поступающей пароводяной струи, обеспечение равномерности распределения паровой фазы по сечению барабана, снижение интенсивности образования капель и их выброса в паровое пространство.

Насыщенный пар, поступивший в барабан, поднимается в верхнюю часть барабана и отводится через трубы в пароперегреватель. Ясно, что эти трубы должны быть расположены вдоль верхней образующей барабана, иначе может образоваться застойная зона. Поток пара, направляющийся к сосредоточенному отводу, плохо заполняет сечение барабана, скорость пара в средней части при этом существенно увеличивается. Поток пара может унести часть капель воды из парового пространства в отводящие трубы и дальше в пароперегреватель. Так как унос капель по массе невелик, то эта влага на условия теплообмена в пароперегревателе не влияет. Если произойдет заброс влаги, т.е. большой ее унос с паром, то вода, попадая на стенки труб пароперегревателя, вызовет резкое охлаждение их и термическое растрескивание металла. Но и малое количество уноса влаги может привести к нарушению работы пароперегревателя - в каплях воды содержатся примеси, которые при испарении воды на стенке пароперегревателя образуют отложения с низкой теплопроводностью, а при испарении в потоке перегретого пара примеси переходят в пар и уносятся в турбину.

Четвертое требование- организация равномерного заполнения потоком пара верхней части барабана, при снижении скорости пара, и улучшении сепарации пара от воды.

При высоком давлении насыщенный пар, барботирующий через слой воды в барабане, содержит значительное количество примесей, и тогда возникает пятое требование- организация промывки пара внутри барабана.

studfiles.net

Сепарационные устройства

Энергетика Сепарационные устройства

просмотров - 152

В барабанных котлах для улучшения качества насыщенного пара крайне важно уменьшить содержание в нем капельной влаги и растворенных в паре веществ. При низких и средних давлениях решающее значение для уменьшения солесодержания пара имеет сепарация капельной влаги от пара. В котлах высокого и сверхкритического давления солесодержание пара определяется также содержанием в паре растворенных примесей. Уменьшение содержания в паре капельной влаги достигается в барабане котла равномерным распределœением по длинœе и по диаметру барабана пароводяной и паровой нагрузки, а также отделœением капель влаги от пара с помощью сепарационных устройств.

а) б) в)

Рисунок 4.17.1. Схемы сепарационных устройств в барабане котла:

а— при подводе пароводяной смеси под уровень воды в барабане; б— при подводе пароводяной смеси в паровой объем барабана; в — при установке внутри-барабанных циклонов; 1 — распределительный дырчатый утопленный щит; 2 —отбойный щит; 3—пароприемный щит; 4 — жалюзийный сепаратор; 5 — внутри-барабанный циклон; 6 — трубы испарительной поверхности нагрева; 7 — опускные трубы; 8 — пароотводящие трубы

В современных барабанных котлах применяются в отдельности или в различных сочетаниях различные сепарационные устройства, схемы которых показаны на рис. 4.17.1.

Эти устройства должны погасить кинœетическую энергию поступающей в барабан пароводяной смеси с минимальным образованием мелкодисперсных капель влаги, обеспечить равномерное распределœение паровой нагрузки по площади зеркала испарения и потока пара в объеме барабана, осуществить выделœение из потока пара капель влаги.

В сепарационных устройствах используются следующие принципы сепарации капель влаги из пара.

Гравитационная сепарация.Отделœение капель влаги от пара осуществляется при горизонтальном и вертикальном подъемном движении пара со стабилизированной малой скоростью. Эффективность гравитационной сепарации пропорциональна разности плотности воды и пара, т. е. зависит от давления, а также размеров капель воды, скорости потока пара и длины его пути до выхода из барабана.

Этот принцип сепарации используется, к примеру, в устройстве, показанном на рис. 4.17.1, а. Гашение кинœетической энергии струи пароводяной смеси и равномерное распределœение пара происходят в водяном объеме. Отделœение капелœек влаги от пара осуществляется в паровом пространстве. Гравитационная сепарация имеет место практически в той или иной мере при всœех конструкциях внутрибарабанных устройств.

Инерционная сепарация.Отделœение более крупных капель воды от пара может быть осуществлено при резком ускорении горизонтального или вертикального потока пара и последующем уменьшении его скорости, а также за счет центробежных сил, действующих на каплю при изменении направления движения или направления закручивания потока влажного пара. Инерционный принцип сепарации используется в различных конструкциях сепарационных устройств, основные из которых, как было указано ранее, показаны на рис. 4.17.1.

Простейшим инœерционным сепаратором являются глухие или дырчатые стальные листы, размещенные вертикально или наклонно, которые одновременно используются для гашения кинœетической энергии пароводяной смеси и отделœения основной массы воды от пара (схема рис. 4.17.1.1,б). Скорость пароводяной смеси на входе под отбойный щит не должна превышать 2 - 2,5 м/с. Скорость пара на выходе из-под щита в барабан принимается обычно 0,7 - 1 м/с. Применяемые для равномерного распределœения пара по площади зеркала испарения дырчатые щиты устанавливаются примерно на 75 - 100 мм ниже нижнего уровня воды в ба­рабане. Минимальная скорость пара в отверстиях щита размером 8 - 12 мм должна быть 0,95 м/с при 4 МПа и 0,5 м/с при 10 МПа.

В жалюзийном сепараторе (рис. 4.17.1, б) для инœерционного отделœения капель воды используется изменение ускорения потока в сепараторе и на выходе из него, а также многократное изменение его направления, что повышает эффективность сепарации. Предельная скорость пара перед горизонтальным жалюзийным сепаратором 0,5 м/с при 4 МПа и 0,2 м/с при 10 МПа. В случае если жалюзи вертикальны или наклонены под большим углом, скорость пара может быть в 1,5 - 2 раза больше.

Центробежный сепаратор циклонного типа, в котором происходит интенсивное закручивание потока влажного пара, показан на схеме рис. 4.17.1. Циклонные сепараторы обеспечивают эффективное отделœение капель влаги за счет действия на них центробежных сил, отбрасывающих капли к стенке циклона, где они задерживаются на пленке воды, стекающей на зеркало испарения. Циклонные сепараторы выполняются внутрибарабанными при концентрированном подводе пароводяной смеси с большой скоростью в водяной объем барабана, а также выносными, в том числе для сепарации пара из второй и третьей ступеней испарения.

Эффективность улавливания капель влаги определяется тангенциальной скоростью входа пароводяной смеси в циклон осœевой скоростью подъема потока в циклоне. С уменьшением отношения эффективность работы циклона резко уменьшается, в связи с этим должно быть не меньше пяти. Внутрибарабанные циклоны обычно имеют высоту корпуса 400 - 500 мм. Осевая скорость пара в циклоне при давлении 4 МПа обычно м/с, при 10 МПа м/с. Допускаемая паропроизводительность циклона при диаметре 420 мм и давлении пара 4 МПа составляет 6,3 - 7,5 т/ч, а при 10 МПа она равна 10-13 т/ч.

Гидравлическое сопротивление внутрибарабанного циклона, Па, определяется по формуле:

(4.17.1)

где — скорость смеси, приведенные скорости воды и пара, м/с; — плотности воды и пара, кг/м3; — коэффициент местного сопротивления. При соотношении сечений на входе смеси и на выходе воды из лопаток 2: 1 для подводящих патрубков ; для выхода из подводящего патрубка в циклон и выхода воды в барабан .

Пленочная сепарацияоснована на использовании способности налипания мелких капель воды, не обладающих инœерционными свойствами, на увлажненную развитую поверхность при соприкосновении с ней потока влажного пара. При ударе потока влажного пара о такую поверхность в результате слияния мелких капель на ней образуется сплошная водяная пленка, которая достаточно прочна и не срывается паром, но в то же время беспрепятственно и непрерывно дренируется в водяное пространство барабана.

Пленочная сепарация используется в циклонных, а также в швеллерковых сепараторах. В них пленочная сепарация сочетается с инœерционной за счет отбрасывания более крупных капель воды при прохождении влажного пара по каналам между швеллерами с четырехкратным поворотом на 90°. Такая конструкция достаточно эффективно отделяет мелкие капли от пара. Допускаемая скорость пара в швеллерковых сепараторах при давлении в барабане 11 МПа 0,2 м/с.

Для равномерного отвода пара по сечению барабана на выходе из него устанавливается пароприемный дырчатый щит.Скорость в отверстиях щита выбирается из условия:

Па, (4.17.2)

где — плотность насыщенного пара, кг/м3.

Важно заметить, что для создания достаточного дросселирующего эффекта щита скорость пара в его отверстиях должна быть в 2 раза больше, чем продольная скорость пара в барабане.

Промывка пара. Механические способы сепарации позволяют удалить из пара относительно крупные частицы. От веществ, находящихся в паре высокого давления в виде молекулярных и коллоидных растворов, пар может быть очищен промывкой его чистой водой. Практически промывка пара осуществляется пропуском его через слой воды.

Рисунок 4.17.2. Устройство для промывки пара

На рис. 4.17.2 показано устройство для промывки пара. В паровом пространстве барабана размещается щит, на который подается питательная вода, стекающая затем в водяное пространство барабана. Щит выполняется в виде системы корыт или с перфорированными по его площади отверстиями.

Пар, проходя сквозь слой воды в корытах или через отверстия в щите, частично очищается от солей, насыщая ими воду. Основной целью промывки пара при высоком давлении является снижение уноса кремниевой кислоты. В установившемся состоянии кремнесодержание пара становится пропорциональным кремнесодержанию воды, контактирующей с паром. Коэффициент распределœения кремнесодержания в паре и воде выражается отношением:

, (4.17.3)

ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ определяет допустимое кремнесодержание питательной воды при заданном допустимом кремнесодержании в паре.

При промывке пара вследствие несовершенства его контакта с водой примеси удаляются не полностью; конечное солесодержание пара определяется по формуле:

(4.17.4)

Читайте также

  • - Сепарационные устройства котлов

    Сепарационные устройства служат для отделения пара от капелек воды и предохранения внутренних поверхностей пароперегревателя, арматуры паропроводов от образования отложений и накипи. В насыщенный пар соли попадают вместе с капельками котловой воды. Для уменьшения... [читать подробенее]

  • - Сепарационные устройства

    В барабанных котлах для улучшения качества насыщенного пара необходимо уменьшить содержание в нем капельной влаги и растворенных в паре веществ. При низких и средних давлениях решающее значение для уменьшения солесодержания пара имеет сепарация капельной влаги от пара.... [читать подробенее]

  • oplib.ru

    Сепарационные устройства котлов

     

    Сепарационные устройства служат для отделения пара от капелек воды и предохранения внутренних поверхностей пароперегревателя, арматуры паропроводов от образования отложений и накипи.

    В насыщенный пар соли попадают вместе с капельками котловой воды. Для уменьшения попадания солей в пар в паровых котлах устанавливаются сепарационные устройства.

    Пароводяная смесь движется по трубе со скоростью 0,3 – 0,8 м/с, в результате этого на поверхности зеркала испарения возникают всплески, гребни, фонтаны воды, при их столкновении образуется огромное количество брызг неравномерно распределенных в паровом пространстве барабана. Для эффективного осаждения капелек воды применяются сепарационные устройства, основанные на использовании разных механических факторов: гравитации, инерции, пленочного эффекта. В качестве сепарационных устройств применяется утопленные дырчатые листы, корзина на выходе пара, жалюзи, внутрибарабанные или вынесенные циклоны, отбойные щитки.

    Гравитационная весовая сепарация осуществляется в процессе движения пара в барабане котла вверх к выходу из него. Для выравнивания распределения скоростей подъема пара по барабану в его водном пространстве устанавливают погруженный дырчатый лист. Его устанавливают ниже низшего допустимого уровня воды на 50 – 100 мм. Отверстия в погруженном листе выполняют диаметром не менее 10 мм (для предотвращения забивания их шламом). Расстояние до стенок барабана не менее 150 мм для стока воды. Равномерность раздачи пара по всему горизонтальному сечению барабана достигается путем создания под погруженным щитом сплошной паровой подушки. Чем выше давление в барабане, тем скорость должна быть меньше.

    Инерционная сепарация осуществляется созданием резких поворотов потока пароводяной смеси, поступающей в барабан котла из экранных труб. Для этого ставят отбойные щитки (при ударе о них кинетическая энергия паровоздушной смеси падает, скорость уменьшается и происходит отделение пара от воды). С целью улучшения сепарации пара на его пути дополнительно устанавливают жалюзийные решетки. Пар изменяет направление движения и под действием сил инерции происходит дополнительное отделение капель воды.

    Наиболее эффективная сепарация происходит в циклоне путем интенсивного закручивания потока пара, что объясняется использованием в них так называемой пленочной сепарации.

    Пленочная сепарация основана на принципе прилипания частиц влаги, находящейся в паре, на увлажненную поверхность. При ударе потока увлажненного пара о такую вертикальную или наклонную поверхность на ней образуется сплошная водяная пленка, которая непрерывно стекает в водное пространство барабана.

    Внутрибарабанный циклон используют в качестве основного сепарационного устройства в мощных барабанных котлах. Он представляет собой цилиндрический вертикальный корпус 3 диаметром 290 – 350 мм, к которому тангенциально через патрубок 2 подводят пароводяную смесь со скоростью 6 – 8 м/с. В циклоне осуществляется двухступенчатая сепарация.

    Первая ступень – центробежная, она создается за счет тангенциального подвода пароводяной смеси. Поток закручивается, прижимаясь к поверхности циклона. Вода, прижатая к стенке, стекает вниз. Пар со скоростью около 1 м/с равномерно по всему сечению циклона из под крышки выходит в паровой объем.

    Вторая ступень — осадительная. Она имеет место при движении пара в объеме циклона. Для предотвращения прорыва пара через низ циклона, последний перекрывается донышком, образующим кольцевое сечение, с расположенными на нем направляющими лопатками. Последние обеспечивают спокойный сток воды.

    Внутрибарабанные циклоны создают равномерную подачу пара в паровой объем барабана по его длине и позволяют снизить пенообразование котловой воды. Однако установка их сложна, особенно монтаж соединительных коробов. Поэтому их применяют при нагрузках, превышающих предельную, для погруженных щитов с отверстиями. Число циклонов в барабане определяется единичной нагрузкой на циклон, которая в свою очередь зависит от его размеров и давления в барабане.

    При использовании сепарационных устройств снижается содержание влаги в пара до 0,1 – 0,15%.

    Качество пара повышается благодаря протеканию следующих процессов:

    1. капли концентрированной воды, унесенные паром, смешиваются с питательной водой и уходящий пар содержит влагу с меньшим солесодержанием;

    2. из-за большей растворимости примесей в воде, чем в паре, при прохождении паром слоя воды, растворенные в нем вещества переходят в питательную воду, а промытый пар уносит с собой эти примеси. После промывки пар подвергают повторной сепарации.

    Ступенчатое испарение

     

    Один из наиболее эффективных методов снижения потерь тепла котловой воды с непрерывной продувкой и получения более чистого пара является ступенчатое испарение.

     

    Рисунок 9.4 – Ступенчатое испарение

     

    Оно заключается в том, что в водном объеме барабана котла создаются зоны с различным содержанием солей в котловой воде. Это достигается разделением водяного объема барабана котла с его поверхностями нагрева на отдельные отсеки. Непрерывная продувка производится из отсека с наиболее высоким солесодержанием, а отбор пара с наименьшим. Верхний барабан разделен перегородкой с отверстием (переливной трубой) на два отсека – чистый и солевой. Питательная вода поступает в чистый отсек, а солевой питается из чистого отсека через переливную трубу. В чистом отсеке образуется примерно 80% пара, в солевом 20%. Следовательно, из чистого в солевой отсек поступает 20% котловой воды, которая для чистого отсека является продувочной. Поэтому продувка чистого отсека происходит без тепловых потерь, обеспечивая низкое солесодержание котловой воды в нем.

    Существенным недостатком является возможность обратного перетока воды в чистый отсек при «вялой» циркуляции. Для устранения этого недостатка применяют ступенчатое испарение с выносными циклонами, которые являются солевыми отсеками (ДКВР-20). При использовании выносных циклонов в качестве сепарационного объема разность уровней в отсеках может быть выбрана достаточной по условиям предотвращения обратного перетока воды. Поэтому схемы с выносными циклонами предпочтительны, особенно при небольшой производительности солевого отсека.

     

     

    Рисунок 9.5 – Схема трехступенчатого испарение с выносной третьей ступенью:

    1 – барабан котла; 2 – нижний коллектор; 3 – опускная труба; 4 – подъемная труба; 5 – подвод питательной воды; 6 – вывод (продувка) части воды из контура циркуляции; 7 – отвод насыщенного пара; 8 – выносной циклон; 9, 10 – опускные и парообразующие трубы контура солевого отсека; 11 – отвод пароводяной смеси в циклон; 12, 13 – водо- и пароперепускные трубы; 14 – периодическая продувка.

     

    Питательная вода поступает в барабан который служит чистым отсеком. Продувочная вода из барабана поступает в циклоны, для которых эта вода является питательной. Циклон имеет отдельный контур циркуляции и выдает пар в барабан котла. Пар проходит через сепарационное устройство чистого отсека и дополнительно очищается. Непрерывная продувка осуществляется только из циклона, если он есть. При ступенчатом испарении уменьшаются потери тепла с продувкой и повышается качество пара.

    Эффективность ступенчатого испарения возрастает с увеличением числа ступеней испарения, однако это нарастание с ростом числа ступеней затухает. Наибольшее распространение получили двух- и трехступенчатые схемы. При этом вторая ступень испарения может быть организована либо внутри барабана, либо вне его — в выносных циклонах. В трехступенчатой схеме обычно первую и вторую ступени выполняют в барабане, а третью — в выносном циклоне.

    Ступенчатое испарение позволяет повысить чистоту пара при заданном качестве питательной воды и данном значении продувки. Оно позволяет также получить удовлетворительную чистоту пара при воде более низкого качества, что упрощает и удешевляет водоподготовку. Ступенчатое испарение позволяет также повысить экономичность паротурбинной установки вследствие уменьшения продувки без заметного снижения качества пара.

     

     

    Контрольные вопросы:

    1. Из-за чего происходит загрязнение пара? Как определяют чистоту пара?

    2. Механизм уноса капельной влаги.

    3. Какие требования предъявляют к качеству воды и пара?

    4. Методы получения чистого пара.

    5. Опишите принцип работы и конструкцию сепарационных устройств.

    6. Назначение и особенности продувки парового котла.

    7. Опишите назначение и принцип ступенчатого испарения.

     

     

    lektsia.info

    Сепарационные устройства котлов

    Химия Сепарационные устройства котлов

    просмотров - 101

    Сепарационные устройства служат для отделœения пара от капелœек воды и предохранения внутренних поверхностей пароперегревателя, арматуры паропроводов от образования отложений и накипи.

    В насыщенный пар соли попадают вместе с капельками котловой воды. Для уменьшения попадания солей в пар в паровых котлах устанавливаются сепарационные устройства.

    Пароводяная смесь движется по трубе со скоростью 0,3 – 0,8 м/с, в результате этого на поверхности зеркала испарения возникают всплески, гребни, фонтаны воды, при их столкновении образуется огромное количество брызг неравномерно распределœенных в паровом пространстве барабана. Для эффективного осаждения капелœек воды применяются сепарационные устройства, основанные на использовании разных механических факторов: гравитации, инœерции, пленочного эффекта. В качестве сепарационных устройств применяется утопленные дырчатые листы, корзина на выходе пара, жалюзи, внутрибарабанные или вынесенные циклоны, отбойные щитки.

    Гравитационная весовая сепарация осуществляется в процессе движения пара в барабане котла вверх к выходу из него. Для выравнивания распределœения скоростей подъема пара по барабану в его водном пространстве устанавливают погруженный дырчатый лист. Его устанавливают ниже низшего допустимого уровня воды на 50 – 100 мм. Отверстия в погруженном листе 12 выполняют диаметром не менее 10 мм (для предотвращения забивания их шламом). Расстояние до стенок барабана не менее 150 мм для стока воды. Равномерность раздачи пара по всœему горизонтальному сечению барабана достигается путем создания под погруженным щитом сплошной паровой подушки. Чем выше давление в барабане, тем скорость должна быть меньше.

    Инерционная сепарация осуществляется созданием резких поворотов потока пароводяной смеси, поступающей в барабан котла из экранных труб. Для этого ставят отбойные щитки (при ударе о них кинœетическая энергия паровоздушной смеси падает, скорость уменьшается и происходит отделœение пара от воды). С целью улучшения сепарации пара на его пути дополнительно устанавливают жалюзийные решетки. Пар изменяет направление движения и под действием сил инœерции происходит дополнительное отделœение капель воды.

    Наиболее эффективная сепарация происходит в циклоне путем интенсивного закручивания потока пара, что объясняется использованием в них так называемой пленочной сепарации.

    Пленочная сепарация основана на принципе прилипания частиц влаги, находящейся в паре, на увлажненную поверхность. При ударе потока увлажненного пара о такую вертикальную или наклонную поверхность на ней образуется сплошная водяная пленка, которая непрерывно стекает в водное пространство барабана.

    Внутрибарабанный циклон используют в качестве основного сепарационного устройства в мощных барабанных котлах. Он представляет собой цилиндрический вертикальный корпус 3 диаметром 290 – 350 мм, к которому тангенциально через патрубок 2 подводят пароводяную смесь со скоростью 6 – 8 м/с. В циклоне осуществляется двухступенчатая сепарация.

    Первая ступень – центробежная, она создается за счет тангенциального подвода пароводяной смеси. Поток закручивается, прижимаясь к поверхности циклона. Вода, прижатая к стенке, стекает вниз. Пар со скоростью около 1 м/с равномерно по всœему сечению циклона из под крышки выходит в паровой объем.

    Вторая ступень — осадительная. Она имеет место при движении пара в объеме циклона. Для предотвращения прорыва пара через низ циклона, последний перекрывается донышком, образующим кольцевое сечение, с расположенными на нем направляющими лопатками. Последние обеспечивают спокойный сток воды.

    Внутрибарабанные циклоны создают равномерную подачу пара в паровой объем барабана по его длинœе и позволяют снизить пенообразование котловой воды. При этом установка их сложна, особенно монтаж соединительных коробов. По этой причине их применяют при нагрузках, превышающих предельную, для погруженных щитов с отверстиями. Число циклонов в барабане определяется единичной нагрузкой на циклон, которая в свою очередь зависит от его размеров и давления в барабане.

    При использовании сепарационных устройств снижается содержание влаги в пара до 0,1 – 0,15%.

    Качество пара повышается благодаря протеканию следующих процессов:

    1. капли концентрированной воды, унесенные паром, смешиваются с питательной водой и уходящий пар содержит влагу с меньшим солесодержанием;

    2. из-за большей растворимости примесей в воде, чем в паре, при прохождении паром слоя воды, растворенные в нем вещества переходят в питательную воду, а промытый пар уносит с собой эти примеси После промывки пар подвергают повторной сепарации.

    Читайте также

  • - Сепарационные устройства котлов

    Сепарационные устройства служат для отделения пара от капелек воды и предохранения внутренних поверхностей пароперегревателя, арматуры паропроводов от образования отложений и накипи. В насыщенный пар соли попадают вместе с капельками котловой воды. Для уменьшения... [читать подробенее]

  • oplib.ru

    Сепарационное устройство - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

    Сепарационное устройство

    Cтраница 2

    Сепарационное устройство состоит из двух рядов внутрибарабанных циклонов 2 ( 28 шт.  [16]

    Сепарационные устройства паровых котлов.  [17]

    Сепарационные устройства котлов ШБ.  [18]

    Сепарационные устройства влияют на распределение потоков пара по барабану. Козырьки и перегородки ставят в основном для выравнивания поля скоростей по длине и ширине барабана.  [19]

    Сепарационные устройства, в которых первым по ходу среды, подлежащей разделению, устанавливается массообменный сепаратор, распространены недостаточно широко. В ряде случаев эти устройства имеют заметные преимущества: малое сопротивление для контуров, простота и надежность конструкции; их применяют с расположением массообменного сепаратора как внутри, так и вне барабана. Массообменный сепаратор в качестве первичного разделителя способствует гашению кинетической энергии потоков пароводяной смеси и организует работу сепарационного объема.  [21]

    Сепарационные устройства должны быть достаточно компактными для возможности полностью открывать лазы и залезать внутрь барабана с установленными в нем собранными устройствами, хотя это требование удается соблюдать не всегда, особенно при малых диаметрах барабанов.  [22]

    Перечисленные сепарационные устройства не могут, однако, обеспечить полное удаление влаги из проточной части турбины.  [24]

    Сепарационные устройства барабанов и другие съемные вну-трибарабаиные детали очищают химическим способом. Устройства разбирают и укладывают в ванну, наполненную 5 - 10 % - ным раствором соляной кислоты. По истечении 15 - 20 мин детали вынимают из ванны и промывают сильной струей воды. В отдельных случаях перед промывкой водой детали очищают металлическими щетками.  [25]

    Сепарационные устройства барабанов и другие съемные внутри-барабанные детали очищают химическим способом. Устройства разбирают и укладывают в ванну, наполненную 5 - 10 % - ным раствором соляной кислоты. По истечении 15 - 20 мин детали вынимают из ванны и промывают сильной струей воды. В отдельных случаях перед промывкой водой детали очищают металлическими щетками.  [26]

    Виутрибарабанные сепарационные устройства до промывки не устанавливают; их помещают а аккумуляторный бак деаэратора для химической очистки или очищают механическим путем.  [28]

    Заводские сепарационные устройства были рассчитаны на питание котла конденсатом с солесодержанием не выше 50 - 60 мг / л, поэтому при имеющихся водных условиях производительность котла приходилось ограничивать до 50 % расчетной. Продувка котла составляла 50 - 00 % производительности котла.  [30]

    Страницы:      1    2    3    4

    www.ngpedia.ru

    способ сепарации пара и сепарационное устройство парового котла - патент РФ 2037096

    Использование: в сепарационных устройствах паровых котлов. Сущность изобретения: внутренний объем барабана 1 разделен на отсеки 2, кратные по паропроизводительности солевому отсеку, путем установки перегородок 3. Каждый отсек подключен к самостоятельным контурам 4. Отсеки между собой соединены перепускными трубами 8, используемыми для соответственно питания первой ступени испарения, продувки воды из него во вторую ступень испарения, продувки из второй ступени в третью и непрерывной продувки из третьей ступени. Барабан 1 снабжен пароприемными жалюзи 9 и паросборной трубой 10, секционированными по отсекам. На отводах последней установлены задвижки 11. Перепускные трубы 5 - 8 выполнены с ответвлениями 12 в каждый отсек. Фланцы ответвлений 12 снабжены съемными заглушками 13. Перегородки 3 снабжены лазами - отверстиями со съемными крышками. 2 с.п.ф-лы, 3 ил. Изобретение относится к котлостроению, в частности к сепарационным устройствам паровых котлов. Известен способ обеспечения чистоты пара путем непрерывной продувки котловой воды без ступенчатого испарения и устройство для его осуществления. Недостатком известного способа является снижение экономичности работы котла за счет потерь тепла с продувочной водой. Известен также способ обеспечения чистоты пара с уменьшением непрерывной продувки путем организации ступенчатого испарения при внутрибарабанном оформлении сепарационных устройств. Недостатком этого способа является то, что испарительные поверхности циркуляционного контура солевого отсека работают при большой концентрации солей в воде, что приводит к внутренней подшламовой коррозии и внешнему окалинообразованию и при длительном воздействии этих факторов может привести к постепенному уменьшению толщины стенки труб, их пережогу и разрыву под действием давления в котле. Это приводит к аварийному останову котла в то время, как трубы испарительных поверхностей нагрева циркуляционных контуров чистых отсеков находятся в рабочем состоянии. Целью изобретения является создание способа увеличения срока безаварийной работы парового котла и устройства для его осуществления. Согласно предлагаемому способу увеличения срока безаварийной работы котла со ступенчатым испарением при внутрибарабанном оформлении сепарационных устройств в виде чистых и солевого отсеков со своими циркуляционными контурами отсеки при эксплуатации котла попеременно используют в качестве солевого отсека. В сепарационном устройстве для осуществления способа отсеки выполнены кратными по паропроизводительности солевому отсеку и соединены между собой перепускными трубами с ответвлениями в каждый отсек, снабженными съемными заглушками. Взаимозаменяемость отсеков при эксплуатации котла приводит к более равномерному износу поверхностей нагрева, что увеличивает рабочую компанию котла между капитальными ремонтами. Предлагаемые способ и устройство иллюстрируются на примере сепарационного устройства парового котла с трехступенчатым испарением. На фиг.1 изображено сепарационное устройство котла с расположением солевого отсека "в рассечку" с более чистыми отсеками; на фиг.2 солевой отсек в торце барабана; на фиг.3 вид по стрелке А на фиг.1. Конструкция состоит из барабана 1, внутренний объем которого разделен на отсеки 2, кратные по паропроизводительности солевому отсеку, путем установки перегородок 3. Каждый отсек подключен к самостоятельным циркуляционным контурам 4. Отсеки соединены перепускными трубами 5-8, используемыми для соответственно питания первой ступени испарения, продувки воды из него во вторую ступень испарения, продувки из второй ступени в третью и непрерывной продувки из третьей ступени. Барабан снабжен пароприемными жалюзи 9 и паросборной трубой 10, секционированными по отсекам. На отводах последней установлены задвижки 11. Перепускные трубы 5-8 выполнены с ответвлениями 12 в каждый отсек 2. Фланцы ответвлений 12 снабжены съемными заглушками 13. Перегородки 3 снабжены лазами-отверстиями со съемными крышками 14. Работает конструкция следующим образом. Питателю воду подают трубой 5 в чистый контур циркуляции, который может состоять из одного или нескольких смежных отсеков 2 (в данном случае из двух смежных отсеков). Остальные отсеки 2 отглушены путем установки на фланцах ответвлений 12 заглушек 13. Для предотвращения солевого перекоса по смежным отсекам первой ступени испарения крышку 14 лаза в перегородке, разделяющей их, не устанавливают. Воду чистых отсеков затем продувают в отсек 2 второй ступени испарения по трубе 6, при этом на ответвлениях 12 в третий контур испарения устанавливают заглушку 13. Затем воду из второго контура по трубе 7 продувают в третий контур, при этом на ответвлениях чистого контура устанавливают заглушки 13. Воду третьей ступени испарения продувают через трубу 8 за пределы котла. Заглушки 13 при этом устанавливают на ответвлениях первого и второго контуров. Уровень воды в стенках 2 контуров испарения переменный, от максимального в чистом до минимального в третьем. Для уменьшения вероятности попадания солей с паром солевого контура задвижка 11 на этом контуре закрыта, в результате чего пар солевого контура распределяется вдоль барабана 1 котла и отводится через жалюзи 9 более чистых контуpов в сборную трубу 10. Наличие съемных заглушек 13, задвижек 11 и съемных крышек лазов 14 на перегородках 3 позволяет любой отсек 2 задействовать в качестве солевого. На фиг.2 показано расположение заглушек 13 и задвижек 11 для того, чтобы при достижении предельно допустимого износа труб солевого контура, расположенного согласно фиг.1 "в рассечку" с чистыми контурами, в дальнейшем при эксплуатации в качестве солевого использовать отсек, расположенный в торце барабана. При достижении предельного допустимого износа труб всех контуров котла трубы подлежат замене одновременно.

    ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

    1. Способ сепарации пара путем организации ступенчатого испарения котловой воды в чистых и солевых отсеках барабана, имеющих свои циркуляционные контуры, отличающийся тем, что в качестве солевого попеременно используют один из чистых отсеков барабана. 2. Сепарационное устройство парового котла, содержащее барабан, разделенный на чистые и солевой отсеки, последовательно соединенные по воде, при этом чистые отсеки выполнены кратными по паропроизводительности солевому и снабжены питательным патрубком и переливными трубопроводами с патрубками, а солевой отсек снабжен продувочным трубопроводом с патрубком, отличающееся тем, что переливные и продувочный трубопроводы выполнены с отверстиями, заведенными соответственно в солевой и чистые отсеки, при этом все патрубки и ответвления на трубопроводах снабжены съемными заглушками.

    www.freepatent.ru